[发明专利]聚乳酸改性剂、制备改性聚乳酸的方法以及改性聚乳酸

说明书

本发明提供了一种聚乳酸改性剂、制备改性聚乳酸的方法以及改性聚乳酸。本发明的聚乳酸改性剂含有增韧剂、增塑剂、支化剂和抗水解剂。本发明还涉及制备高性能改性聚乳酸的方法，所述方法是将所述改性剂加入未改性的聚乳酸熔体中，在真空下进行熔体在线聚合反应，得到改性聚乳酸。本发明所获得的改性聚乳酸具有优异的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率，拓宽了聚乳酸的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸改性剂、制备改性聚乳酸的方法以及改性聚乳酸，属于高分子材料领域。

背景技术

随着国民经济的高速发展，高分子材料的使用已经渗透到人们生活的各个领域，给我们的生活带来了极大的便利，尤其是塑料薄膜材料，其应用面极为广泛。然而，传统的塑料薄膜材料主要以石油基(如聚丙烯、聚乙烯等)为原料制备而成。以这类材料制备成的薄膜材料使用后被丢弃到自然界中难以降解，导致了严重的环境污染问题。伴随着石油资源的日益短缺以及人们对环境问题的高度关注和生活质量要求的提高，开发完全可生物降解性的高分子材料已成为现今国内外的研究热点。

聚乳酸(PLA)属于全生物降解高分子材料，这类材料使用后被丢弃到自然界中，能够在自然界微生物作用下最终全部降解为H₂O和CO₂；同时，制备这些生物降解材料的原料大部分可以是植物基。因此，促进这类材料的使用不仅可以节约宝贵的石油资源，而且材料使用后不会给环境带来任何负面影响，市场前景广阔。

同时，聚乳酸还兼具良好的生物相容性、可加工性和力学性能等优点，因而受到广泛的关注。然而，在实际应用中，聚乳酸自身的一些缺陷也限制了其大规模应用。

具体而言，首先，相对于传统的聚丙烯、聚乙烯材料，聚乳酸的售价较高，使制备成的薄膜与传统材料相比价格上在很大程度上失去竞争力；其次，目前的聚乳酸冲击强度、拉伸强度差，使其应用受到很大的限制。

为了提高聚乳酸的韧性等各种性能，科研人员做了大量的工作。

专利EP0980894所述，是采用增塑剂或韧性较好的高分子材料与聚乳酸在双螺杆机中熔融共混、造粒得到增韧改性的聚乳酸粒料，再将这种改性的聚乳酸粒料采用吹膜机吹塑制备聚乳酸薄膜；中国专利申请CN101328307A是在聚乳酸聚合时加入韧性较好的其他组分，在聚乳酸分子链上接上一部分柔性高分子链，制备得到增韧改性的聚乳酸粒料，然后，再将这种改性的聚乳酸粒料采用吹膜机吹塑制备聚乳酸薄膜。

但是，在现有的聚乳酸中，仍存在聚乳酸冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率等性能不够优异的缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用特定的聚乳酸改性剂，通过熔体在线聚合的方法制备改性聚乳酸，不仅克服了加工时生产效率低的问题、获得了冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率改善的改性聚乳酸，而且避免了添加改性剂通常导致聚乳酸分子量降低的现象。

因此，作为第一方面，本发明提供一种用于制备改性聚乳酸的改性剂，其中，所述聚乳酸改性剂含有增韧剂、增塑剂、支化剂和抗水解剂。

作为第二方面，本发明提供一种制备改性聚乳酸的方法，其特征在于，所述方法是在真空条件下，通过熔体在线聚合改性制备所述改性聚乳酸。

更具体而言，所述方法包括如下步骤：

步骤1：以丙交酯为原料，制备未改性的聚乳酸熔体；

步骤2：在真空条件下，在所述未改性的聚乳酸熔体中加入所述聚乳酸改性剂，通过所述熔体在线聚合改性制备所述改性聚乳酸。

优选地，所述方法包括如下步骤：

步骤1：以丙交酯为原料，制备未改性的聚乳酸熔体，将所述未改性的聚乳酸熔体由高压熔体输送计量泵连续地输出，并经带有加热和保温功能的输送管道连续地输入熔体混合装置中；